JP2014122491A - 既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な水平力に対しても破損され難く、十分な水平抵抗力の増加が得られる水平抵抗増大体を、既製コンクリート杭に対する最も効果的な部分に、容易に設置する。
【解決手段】上端部に所望の深さに達する拡径孔部２０を有する既製コンクリート杭挿入孔２を掘削形成するとともに、既製コンクリート杭１の上端部の所望の高さ位置に、上下に間隔を隔てたフランジ状の上下の仕切板１０を備え、既製コンクリート杭１を既製コンクリート杭挿入孔２に建て込み、拡径孔部２０に円筒状のケーシング３０を両仕切板１０間にまたがる高さまで挿入し、ケーシング３０と上下の仕切板１０及び既製コンクリート杭表面とに囲まれた水平抵抗増大体形成部内に、その下端側よりセメントミルク等の流動性固化材を注入し、硬化改良体からなる水平抵抗増大体Ａを形成し、然る後ケーシングを抜き取る。
【選択図】図２

Description

本発明は、既製コンクリート杭を使用した基礎において、大地震発生時等における過大な水平変位を受けた後も杭の水平抵抗が低下しない既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法に関する。

近年、既製コンクリート杭を使用したコンクリート杭基礎の上端部の水平抵抗力を増大する方法として、地中に建て込んだ既製コンクリート杭の上端部、即ち既製コンクリート杭基礎の上端に支持させた建物下の既製コンクリート杭間に地盤改良による壁状の改良地盤を造成し、これによって水平抵抗を増大させる方法が開発されている（例えば特許文献１）。

また、同様の目的で杭頭部に現場施工による拡径部を一体に造成する方法（例えば特許文献２）や建物のフーチングと一体に杭頭部上に載せた太径の水平抵抗体を構築し、この水平抵抗体と既製コンクリート杭上端とが水平方向に相対移動するように構成することによって杭に対する水平力を小さくし、該杭上端上の水平抵抗体によって水平抵抗力を受け持たせる方法（例えば特許文献３）が開発されている。

特開２０１０−１２１３６８号公報 特開２００６−３７４９１号公報 特開２００７−９４５７号公報

前述した特許文献１に示されているような、地中に建て込んだ既製コンクリート杭の頭部間に連続した地盤改良によって言わばソイルセメントによる壁状の改良地盤を造成する方法では、大地震発生時等において過大な水平力が作用することによって、ソイルセメントによる壁状の改良地盤が破損すると、対水平力が低下し、その後は本来予定していた水平抵抗が失われ、再度構築し直さなければならなくなるという問題がある。

一方、特許文献２のように杭頭部に連続させて現場施工による拡径部を一体に造成する方法や、杭頭部上にこれとは別の水平抵抗体を造成する方法では、何れも現場施工によって、場所打ちの鉄筋コンクリート構造による構造物を形成するものであり、地中への型枠の設置、配筋、コンクリート打設、型枠取り外し、等の工程が必要となり、工程が多くコスト高となるとともに、場所打ちコンクリートによる施工であるため、ブレキャスト部分に比べて品質が不安定となり、必要な強度化得られないおそれがある。

本発明は、上述した従来の問題に鑑み、過大な水平力に対しても破損され難く、しかも十分な水平抵抗力の増加が得られる水平抵抗増大体を、既製コンクリート杭に対する最も効果的な部分に、容易に設置することができる既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法の提供を目的としてなされたものである。

請求項１に記載の発明の特徴は、予め掘削形成された既製コンクリート杭挿入孔に挿入される既製コンクリート杭の上端部の所望の高さ位置に、上下に間隔を隔てたフランジ状の上下の仕切板を備えておき、前記既製コンクリート杭を前記既製コンクリート杭挿入孔に建て込むとともに、前記拡径孔部に前記上下の仕切板が嵌り合う内径をした円筒状のケーシングを、前記両仕切板間にまたがる高さまで挿入し、該ケーシングと上下の仕切板及び既製コンクリート杭表面とに囲まれた水平抵抗増大体形成部内に、その下端側よりセメントミルク等の流動性固化材を注入することにより、前記既製コンクリート杭上端部外周の所望の高さ位置に、前記上下の仕切板と一体化した水平抵抗増大体を一体に形成し、前記流動性固化材注入後、該流動性固化材が形状保持性を発揮する程度に固化するのを待って前記ケーシングを抜き取ることを特徴としてなる既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記既製コンクリート杭挿入孔には、前記既製コンクリート杭が建て込まれた際に、前記両仕切板の内の下側の仕切板が到達する深さの拡径孔部を形成しておき、該拡径孔部に前記円筒状のケーシングを、前記両仕切板間にまたがる高さまで挿入することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記上下の仕切板間に、該仕切板の円周方向に所望の間隔で配置した縦向きの鉄筋と縦方向に所望の間隔で配置した横方向鉄筋を備えことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか１の請求項の構成に加え、前記ケーシングには、その外面に沿わせて縦向きに配置した流動性固化材注入パイプを備え、該パイプの下端が前記水平抵抗増大体形成部の下端内に開口させ、該流動性固化材注入パイプを通して流動性固化材を注入することにある。

本発明に係る既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法においては、請求項１に記載のように、予め掘削形成された既製コンクリート杭挿入孔に挿入される既製コンクリート杭の上端部の所望の高さ位置に、上下に間隔を隔てたフランジ状の上下の仕切板を備えておき、前記既製コンクリート杭を前記既製コンクリート杭挿入孔に建て込むとともに、前記拡径孔部に前記上下の仕切板が嵌り合う内径をした円筒状のケーシングを、前記両仕切板間にまたがる高さまで挿入し、該ケーシングと上下の仕切板及び既製コンクリート杭表面とに囲まれた水平抵抗増大体形成部内に、その下端側よりセメントミルク等の流動性固化材を注入することにより、水平抵抗増大体は、既製コンクリート杭毎にこれと一体化されて設置され、且つ、上下が仕切板によって補強されているため、既製コンクリート杭の上端部に、過大な水平力が加わった際に、既製コンクリート杭とともに水平移動して破損され難くなり、既製コンクリート杭基礎の補修が必要となる事態が極めて少なく、耐久性が高く、水平抵抗力の大きい既製コンクリート杭基礎が構築できる。

また、前記既製コンクリート杭上端部外周の所望の高さ位置に、前記上下の仕切板と一体化した水平抵抗増大体を一体に形成し、前記流動性固化材注入後に前記ケーシングを抜き取るようにしたことにより、ケーシングは、再使用が可能であり、施工コストが低減される。尚、ケーシングは、その抜き取り作業が容易となるよう、注入された流動性固化材が形状保持性を発揮する程度に固化するのを待って抜き取る。

本発明においては、請求項２に記載のように、前記既製コンクリート杭挿入孔には、前記既製コンクリート杭が建て込まれた際に、前記両仕切板の内の下側の仕切板が到達する深さの拡径孔部を形成しておき、該拡径孔部に前記円筒状のケーシングを、前記両仕切板間にまたがる高さまで挿入することにより、既製コンクリート杭と既製コンクリート杭挿入孔との隙間が小さくなり、そのすきまを埋めるためのソイルセメント等の充填材の量を少なくできる。

本発明においては、請求項３に記載のように、前記上下の仕切板間に、該仕切板の円周方向に所望の間隔を隔てて縦向きの鉄筋を備えたことにより水平抵抗増大体は、上下の仕切板及びその間の鉄筋によって補強された構造となり、ソイルセメントを材料とした場合であっても必要な強度が得られ、施工が容易となる。

本発明においては、請求項４に記載のように前記ケーシングには、その外面に沿わせて縦向きに配置した流動性固化材注入パイプを備え、該パイプの下端が前記水平抵抗増大体形成部の下端内に開口させ、該流動性固化材注入パイプを通して流動性固化材を注入するようにしているため、流動性固化材の充填が的確になされ、安定した品質の水平抵抗増大体が形成できる。

本発明による水平抵抗力増大方法により構築される既製コンクリート杭基礎の一例を示す縦断面図である。 本発明に係る水平抵抗力増大方法の施工工程を示す説明図である。 同上の方法におけるケーシング装着状態を示す部分拡大断面図である。 同上の方法における既製コンクリート杭と仕切板との固定例を示すもので、間右半分を縦断した半縦断正面図である。

次に本発明の実施の形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明方法によって構築される水平抵抗力が増大された既製コンクリート杭基礎の一例を示している。図において符号１は既製コンクリート杭であり、２は既製コンクリート杭挿入孔、３は既製コンクリート杭挿入孔２の下端に形成したソイルセメントによる拡大球根である。

既製コンクリート杭１の上端部から所望の深さの地中内に、水平抵抗増大体Ａが一体に形成されている。この水平抵抗増大体Ａは、既製コンクリート杭１の外周上下に所望の間隔を隔てて固定したフランジ状の上下の仕切板１０，１０を有している。この上下の仕切板１０，１０の固定は、一例として図４に示すように、各仕切板１０に一体に備えた舌片状の固定片１１を、アンカーボルト１２をもって既製コンクリート杭１に固定することによってなされている。

両仕切板１０，１０間には、該仕切板の円周方向に所望の間隔で配置した縦向きの鉄筋と縦方向に所望の間隔で配置した横方向鉄筋からなる多数の鉄筋１３，１３......が設置され、仕切板１０，１０間は、上記縦向きの鉄筋によって連結されている。この鉄筋１３は、水平抵抗増大体Ａを補強している。

拡大球根３は、既製コンクリート杭挿入孔２の下端を拡大掘りした拡大球根用拡径部３ａの泥土内にセメントミルクを注入混合したソイルセメントからなる充填物内に既製コンクリート杭１の下端を挿入した状態で固化されているものである。

拡大球根３より上側の既製コンクリート杭挿入孔２の内面と既製コンクリート杭１との隙間及び水平抵抗増大体Ａ外周との隙間には、拡大球根３とは品質の異なったソイルセメントからなる充填物１４によって埋められている。
このように構成される既製コンクリート杭基礎の構築方法について説明する。

図２（ａ）に示すように、地表より前記水平抵抗増大体Ａを形成するための拡径孔部２０を拡径孔部形成用の掘削ヘッド２１を使用して掘削形成する。この拡径孔部２０は、水平抵抗増大体Ａの設置深さと同じかそれより深い深さに形成するものであり、水平抵抗増大体Ａの設置高さが、地表から近い位置で地盤の水平支持力が大きい位置となる深さに形成する。

次いで図２（ｂ）に示すように、掘削作業軸２２の先端に既製コンクリート杭挿入孔形成用の掘削ヘッド２３を連結して既製コンクリート杭挿入孔２を形成する。掘削ヘッド２３には拡大掘り掘削翼２４を備えたものを使用し、図２（ｃ）に示すように、既製コンクリート杭挿入孔２の下端部に拡大球根用拡径部３ａを形成する。この既製コンクリート杭挿入孔２の形成には掘削水を注入しつつ掘削ビットにより地盤を掘削し、掘削後の既製コンクリート杭挿入孔２内には、掘削された土砂と掘削水が混合された泥土が充填された状態を維持しつつ作業がなされる。

このようにして既製コンクリート杭挿入孔２を形成した後、掘削ヘッド２３に備えた掘削水噴射ノズルからセメントミルクを拡大球根用拡径部３ａ内に注入し、拡大掘り掘削翼２５によって撹拌し、ソイルセメントからなる充填物２６を、拡大球根用拡径部３ａ内に充填する。

次いで図２（ｄ）に示すように、拡大掘り掘削翼２５を軸側に畳んだ状態で掘削ヘッド２３を、孔２内の泥土内にセメントミルクを注入しつつ回転させながら上昇させることにより撹拌して所望のセメント濃度のソイルセメントからなる充填物２７を既製コンクリート杭挿入孔２内に充填した状態で抜き取る。

このようにして既製コンクリート杭挿入孔２及びその下端の拡大球根用拡径部３ａ及び上端の拡径孔部２０を形成した後、既製コンクリート杭１を挿入する。既製コンクリート杭１には、前述した上下の仕切板１０，１０を予め所定の高さに固定して置くとともに、両仕切板１０，１０間に鉄筋１３を固定しておく。鉄筋１３と仕切板１０，１０とは、予め円筒状に形成したものを既製コンクリート杭１に嵌め合わせ、所望の高さに固定する。

また、上の仕切板１０より一定の間隔を隔てた位置に、上下の仕切板１０，１０と同径又はこれよりやや小径のガイド体２８をフランジ状配置に固定しておく。

このようにガイド体２８及び上下の仕切板１０，１０及び鉄筋１３を装着した既製コンクリート杭１を図２（ｅ）に示すように既製コンクリート杭挿入孔２内に挿入する。この時、既製コンクリート杭１の下端は根固め球根３用の充填物２６内に挿入されるとともに、既製コンクリート杭１と既製コンクリート杭挿入孔２の内面の隙間にはソイルセメントからなる充填物２７が充填された状態とするとともに、既製コンクリート杭挿入孔２の上端の拡径孔部２０内の下側の仕切板１０より上側の充填物を抜き取り、既製コンクリート杭１と拡径孔部２０の内面との隙間は空洞とする。

次いで図２（ｆ）及び図３に示すように、水平抵抗増大体Ａの外周を形成する円筒状のケーシング３０を装着する。ケーシング３０は上下の仕切板が嵌り合う内径をした円筒状をしており、その外周面に沿って縦向きの流動性固化材注入パイプ３１が沿わされている。

流動性固化材注入パイプ３１の下端は、ケーシング３０の下端部を貫通してその内部に連通開口されている。この流動性固化材注入パイプ３１のケーシング内面開口は、既製コンクリート杭１に対するケーシング３０の装着状態時に、下の仕切板１０より上の位置にあるように予め形成されている。

また、ケーシング３０の装着は、ガイド体２８を内側にこれをガイドとし、両仕切板１０，１０間にまたがる高さまで挿入し、上端がガイド体２８外に位置するように配置させている。

ケーシング３０を装着した後、図２（ｇ）に示すように、該ケーシング３０と上下の仕切板１０，１０及び既製コンクリート杭１表面とに囲まれた水平抵抗増大体形成部内に、流動性固化材注入用パイプ３１を通して流動性固化材であるセメントミルク３２を注入する。このセメントミルクの注入後、これが形状保持性を発揮する程度に固化するのを待ってケーシング３０を抜き取る。

これにより仕切板１０，１０間に鉄筋によって補強された既製コンクリート杭１の径より大きい水平抵抗増大体Ａが形成される。
尚、流動性固化材としては、セメントミルクの他、モルタルであってもよい。

また、上述の例では、水平抵抗増大体Ａのセメントミルク注入時に、ケーシング内が空洞となっている場合を示しているが、既製コンクリート杭１を既製コンクリート杭挿入孔２内に挿入した状態で、拡径孔部２０が充填物２７で満たされた状態としておき、この状態でケーシング３０を装着することにより、上下の仕切板１０，１０間のケーシング３０内も充填物２７で満たされた状態としておき、この状態で、パイプ３１よりセメントミルク３２を注入することにより、充填物２７を押し上げてセメントミルク３２に置き換えるようにしてもよく、また、充填物２７内にセメントミルク３２が混入されて高品質のソイルセメントとなるようにしてもよい。

ケーシング３０を抜き取った後の拡径孔部２０と水平抵抗増大体Ａとの隙間には、図１に示すように、セメントモルタルあるいはソイルセメント等の充填物３３を充填し、水平抵抗増大体Ａに掛かる水平力が地盤３２に支持されるようにする。

このように構成される水平抵抗増大体Ａは、地表に近い地盤の支持力が大きい位置に、既製コンクリート杭１と一体に、しかも既製コンクリート杭単体毎に設置されるものであるため、既製コンクリート杭１の上端部に、過大な水平力が加わった際には、既製コンクリート杭とともに水平移動して破損され難くなり、既製コンクリート杭基礎の補修が必要となる事態が極めて少なく、耐久性が高く、水平抵抗力の大きい既製コンクリート杭基礎が構築できる。

尚、上述の例では、上下の仕切板１０，１０間に鉄筋１３を設置した場合を示しているが、この鉄筋の数は、水平抵抗増大体Ａ構成する材料、例えば、セメントミルク、モルタル、ソイルセメント等、その品質の違いによって、必要とする強度が得られる本数を選定するものであり、水平抵抗増大体Ａの構成材料の強度が高い場合には、鉄筋１３を用いなくてもよい。

尚、本例では、既製コンクリート杭挿入孔２の上端部に拡径孔部２０を予め形成した場合の例を示しているが、この他、既製コンクリート杭挿入孔の全域を拡径孔部２０と同径に形成する等、拡径孔後を有しない既製コンクリート杭挿入孔に実施してもよい。

Ａ 水平抵抗増大体
１ 既製コンクリート杭
２ 既製コンクリート杭挿入孔
３ 拡大球根
３ａ 拡大球根用拡径部
１０ 仕切板
１１ 固定片
１２ アンカーボル
１３ 鉄筋
１４ 充填物
２０ 拡径孔部
２１ 掘削ヘッド
２２ 掘削作業軸
２３ 掘削ヘッド
２４ 拡大掘り掘削翼
２５ 拡大掘り掘削翼
２６ 充填物
２７ 充填物
２８ ガイド体
３０ ケーシング
３１ 流動性固化材注入パイプ
３２ セメントミルク
３３ 充填物

Claims (4)

1. 予め掘削形成された既製コンクリート杭挿入孔に挿入される既製コンクリート杭の上端部の所望の高さ位置に、上下に間隔を隔てたフランジ状の上下の仕切板を備えておき、
   前記既製コンクリート杭を前記既製コンクリート杭挿入孔に建て込むとともに、前記拡径孔部に前記上下の仕切板が嵌り合う内径をした円筒状のケーシングを、前記両仕切板間にまたがる高さまで挿入し、
   該ケーシングと上下の仕切板及び既製コンクリート杭表面とに囲まれた水平抵抗増大体形成部内に、その下端側よりセメントミルク等の流動性固化材を注入することにより、前記既製コンクリート杭上端部外周の所望の高さ位置に、前記上下の仕切板と一体化した水平抵抗増大体を一体に形成し、
   前記流動性固化材注入後、該流動性固化材が形状保持性を発揮する程度に固化するのを待って前記ケーシングを抜き取ることを特徴としてなる既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法。
2. 前記既製コンクリート杭挿入孔には、前記既製コンクリート杭が建て込まれた際に、前記両仕切板の内の下側の仕切板が到達する深さの拡径孔部を形成しておき、該拡径孔部に前記円筒状のケーシングを、前記両仕切板間にまたがる高さまで挿入する請求項１に記載の既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法。
3. 前記上下の仕切板間に、該仕切板の円周方向に所望の間隔で配置した縦向きの鉄筋と縦方向に所望の間隔で配置した横方向鉄筋を備えてなる請求項１又は２に記載の既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法。
4. 前記ケーシングには、その外面に沿わせて縦向きに配置した流動性固化材注入パイプを備え、該パイプの下端が前記水平抵抗増大体形成部の下端内に開口させ、該流動性固化材注入パイプを通して流動性固化材を注入する請求項1〜３の何れか１に記載の既製コンクリート杭基礎の水平抵抗力増大方法。

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